CN102572208B - 一种图像四色黑转换为单色黑的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像四色黑转换为单色黑的方法及系统，属于图像处理技术领域。本发明首先计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E的最小解时CMYK通道值：E＝αE_local+βE_d+λE_ink。其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数。然后用像素点的能量方程E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值。本发明能够有效节约印刷油墨量，并能提高图像四色黑转换为单色黑的效率。

Description

一种图像四色黑转换为单色黑的方法及系统

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种图像四色黑转换为单色黑的方法及系统。

背景技术

在凹版印刷中，由于墨层转移到承印物上的油墨量要比其它印刷方式多，所以常见的单色黑一般就可以满足需要。所以多色黑浪费油墨的缺点就比较明显了。在实际生产中，由于原稿的扫描图、设计稿、数码照片等多种类型的图像中均包含有这一类的多色黑，所以大面积提单黑是必要的生产需求。

目前图像技术人员常用的方法是利用Photoshop中的GCR转换结合选区等工具，对图像逐步处理。Photoshop的GCR转换方法在“黑版产生较低”设置下，整体感觉提黑的效果太弱。而在“黑版产生最多”设置下，部分区域会有明显的饱和度下降问题。为了解决这一问题技术人员必须手动调节GCR转换曲线，并且对原始图像进行选区处理等，这对技术人员的经验和技术要求较高，并且存在处理效率低，质量不稳定等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高、效果好的图像四色黑转换为单色黑的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种图像四色黑转换为单色黑的方法，包括以下步骤：

(1)计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E最小解时的CMYK通道值：

E＝αE_local+βE_d+λE_ink

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数；

(2)用像素点的能量方程E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值。

如权利要求1所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，步骤(1)中所述能量方程E的具体形式如下：

$E=\mathrm{\α}\underset{j\∈N}{\mathrm{\Σ}}[{(C-C_j)}^2+{(M-M_j)}^2+{(Y-Y_j)}^2]$

$+\mathrm{\β}[{(\mathrm{CK}-R)}^2+{(\mathrm{MK}-G)}^2+{(\mathrm{YK}-B)}^2]+\mathrm{\λ}[K^2+{(3-C-M-Y)}^2]$

其中，C、M、Y、K为像素点CMYK通道的空油墨量百分比；C_j、M_j、Y_j、K_j是该像素点邻域内的像素点CMYK通道的空油墨量百分比；所述空油墨量百分比＝1-像素点通道的油墨量百分比；R、G、B为像素点的RGB值；α＝f(q)，λ＝g(v)，β为常数且大于α和λ的值，其中q是像素点邻域的CMY通道的标准差，v是像素点的亮度值，函数α＝f(q)和λ＝g(v)分别是关于q和v的单调递减函数，且α和λ的值在[0，0.1]之间；N为像素点邻域内的所有像素点的个数。优选的，β∈[1，10]。

如上所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其中，像素点的RGB值采用如下公式计算：

R＝C×K；

G＝M×K；

B＝Y×K。

如上所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其中，像素点邻域内的像素点是指以该像素点为中心的设定矩形范围内的像素点。矩形的边长在3像素至7像素之间。优选为边长为5像素的正方形。

如上所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其中，α＝0.1×exp(-q²/2πε²)，λ＝0.1×exp(-v²/2πσ²)；σ和ε为参数，取值范围为[1，255]。

如上所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其中，能量方程E的最小解的计算方法如下：

计算 $\frac{\∂E}{\∂K}=0,\frac{\∂E}{\∂C}=0,\frac{\∂E}{\∂M}=0,\frac{\∂E}{\∂Y}=0;$

计算后得到的值便为该像素点的能量方程E最小时的CMYK通道值。

一种图像四色黑转换为单色黑的系统，包括用于计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E的最小解时CMYK通道值的CMYK通道值计算装置：

E＝αE_local+βE_d+λE_ink

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数；

用于用每一个像素点的能量E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值的替换装置。

如上所述的图像四色黑转换为单色黑的系统，还包括用于获取原始图像中每个像素点的RGB值的RGB值获取装置。

本发明所述方法及系统，能够自动将图像中的多色黑转换为单色黑，无需像现有技术那样做选区保护或调整复杂参数，不仅有效地节约了印刷油墨量，而且提高了图像四色黑转换为单色黑的效率。同时，避免了四色灰色部分的色偏问题；以及由于版位不准引起的错版问题，附带地起到了陷印的作用，因此本发明的处理结果基本可以直接满足生产需求。

附图说明

图1是具体实施方式中图像四色黑转换为单色黑的系统结构框图；

图2是具体实施方式中图像四色黑转换为单色黑的方法流程图。

具体实施方式

本发明所要实现的目的是：尽量减少原始图像中每个像素点CMY通道的油墨量、增加K通道的油墨量，同时保持转换后的图像与原始图像的相似性，从而达到节省油墨的目的。

CMYK也称作印刷色彩模式，是一种依靠反光的色彩模式，CMY是3种印刷油墨名称的首字母：青色Cyan、品红色Magenta、黄色Yellow。而K取的是black最后一个字母，之所以不取首字母，是为了避免与蓝色(Blue)混淆。从理论上来说，只需要CMY三种油墨就足够了，它们三个加在一起就应该得到黑色。但是由于目前制造工艺还不能造出高纯度的油墨，CMY相加的结果实际是一种暗红色，因此，还需要加入一种专门的黑墨来调和。

下面结合具体实施方式和附图对本发明进行详细描述。

图1示出了本实施方式中图像四色黑转换为单色黑的系统结构。如图1所示，该系统包括RGB值获取装置11，与RGB值获取装置11连接的CMYK通道值计算装置12，以及与CMYK通道值计算装置12连接的替换装置13。

RGB值获取装置11用于获取原始图像中每个像素点的RGB值。

CMYK通道值计算装置12用于计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E的最小解时的CMYK通道值：

E＝αE_local+βE_d+λE_ink

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数。

替换装置13用于用每一个像素点的能量E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值。

图2示出了利用图1所示系统将图像四色黑转换为单色黑的方法流程。如图2所示，该方法包括以下步骤：

(1)CMYK通道值计算装置12计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E最小解时的CMYK通道值：

E＝αE_local+βE_d+λE_ink

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数。

能量方程E最小解时像素点的CMYK通道值便是该像素点的最佳转换效果。

E_local、E_d和E_ink可以采用任何一种度量方法，本实施方式中，能量方程E的具体形式如下：

$E=\mathrm{\α}\underset{j\∈N}{\mathrm{\Σ}}[{(C-C_j)}^2+{(M-M_j)}^2+{(Y-Y_j)}^2]$

$+\mathrm{\β}[{(\mathrm{CK}-R)}^2+{(\mathrm{MK}-G)}^2+{(\mathrm{YK}-B)}^2]+\mathrm{\λ}[K^2+{(3-C-M-Y)}^2]$

其中，C、M、Y、K为像素点CMYK通道的空油墨量百分比；C_j、M_j、Y_j、K_j是该像素点邻域内的像素点CMYK通道的空油墨量百分比。所述空油墨量百分比＝1-像素点通道的油墨量百分比。

R、G、B为像素点的RGB值，可以根据像素点的CMYK通道值计算获得，其计算公式如下：

R＝C×K；

G＝M×K；

B＝Y×K。

其中，C、M、K、Y为像素点CMKY通道的空油墨量百分比。

α＝f(q)，λ＝g(v)。其中，q是像素点邻域的CMY通道的标准差，v是像素点的亮度值，函数α＝f(q)和λ＝g(v)分别是关于q和v的单调递减函数，且α和λ的值在[0，0.1]之间。α＝f(q)和λ＝g(v)可以采用任意一种满足上述要求的单调递减函数，本实施方式中，α＝0.1×exp(-q²/2πε²)，λ＝0.1×exp(-v²/2πσ²)。其中，σ和ε为参数，取值范围为[1，255]。β为常数且远大于α和λ的值。本实施方式中，β的取值范围为[1，10]。

N表示像素点邻域内的所有像素点的个数。所述像素点邻域内的像素点是指以该像素点为中心的设定矩形范围内的像素点。所述矩形的边长在3像素至7像素之间，优选为边长为5像素的正方形。

本实施方式中，能量方程E的最小解的计算方法如下：

计算 $\frac{\∂E}{\∂K}=0,\frac{\∂E}{\∂C}=0,\frac{\∂E}{\∂M}=0,\frac{\∂E}{\∂Y}=0;$

计算后得到的值便为该像素点的能量方程E最小时的CMYK通道值。

(2)用像素点的能量E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种图像四色黑转换为单色黑的方法，包括以下步骤：

(1)计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E最小解时的CMYK通道值：

$\begin{array}{c}E=\mathrm{\α}{E}_{\mathrm{local}}+\mathrm{\β}{E}_d+\mathrm{\λ}{E}_{\mathrm{ink}}\\ =\mathrm{\α}\underset{j\∈N}{\mathrm{\Σ}}[{(C-C_j)}^2+{(M-M_j)}^2+{(Y-Y_j)}^2]\\ +\mathrm{\β}[{(\mathrm{CK}-R)}^2+{(\mathrm{MK}-G)}^2+{(\mathrm{YK}-B)}^2]+\mathrm{\λ}[K^2+{(3-C-M-Y)}^2]\end{array}$

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数；C、M、Y、K为像素点CMYK通道的空油墨量百分比；C_j、M_j、Y_j、K_j是该像素点邻域内的像素点CMYK通道的空油墨量百分比；所述空油墨量百分比＝1－像素点通道的油墨量百分比；R、G、B为像素点的RGB值；α＝f(q)，λ＝g(v)，β为常数且大于α和λ的值，其中q是像素点邻域的CMY通道的标准差，v是像素点的亮度值，函数α＝f(q)和λ＝g(v)分别是关于q和v的单调递减函数，且α和λ的值在[0,0.1]之间；N为像素点邻域内的所有像素点的个数；

(2)用像素点的能量方程E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值。

2.如权利要求1所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述像素点的RGB值采用如下公式计算：

R＝C×K；

G＝M×K；

B＝Y×K。

3.如权利要求1所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述像素点邻域内的像素点是指以该像素点为中心的设定矩形范围内的像素点。

4.如权利要求3所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述矩形的边长在3像素至7像素之间。

5.如权利要求4所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述矩形为边长为5像素的正方形。

6.如权利要求1所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述β∈[1,10]。

7.如权利要求2所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述α＝0.1×exp(-q²/2πε²)，λ＝0.1×exp(-v²/2πσ²)；其中，σ和ε为参数，取值范围为[1,255]。

8.如权利要求1至7之一所述的图像四色黑转换为单色黑的方法，其特征在于：所述能量方程E的最小解的计算方法如下：

计算 $\frac{\∂E}{\∂K}=0,\frac{\∂E}{\∂C}=0,\frac{\∂E}{\∂M}=0,\frac{\∂E}{\∂Y}=0;$

计算后得到的值便为该像素点的能量方程E最小时的CMYK通道值。

9.一种图像四色黑转换为单色黑的系统，包括用于计算原始图像中每个像素点的如下能量方程E的最小解时CMYK通道值的CMYK通道值计算装置(12)：

$\begin{array}{c}E=\mathrm{\α}{E}_{\mathrm{local}}+\mathrm{\β}{E}_d+\mathrm{\λ}{E}_{\mathrm{ink}}\\ =\mathrm{\α}\underset{j\∈N}{\mathrm{\Σ}}[{(C-C_j)}^2+{(M-M_j)}^2+{(Y-Y_j)}^2]\\ +\mathrm{\β}[{(\mathrm{CK}-R)}^2+{(\mathrm{MK}-G)}^2+{(\mathrm{YK}-B)}^2]+\mathrm{\λ}[K^2+{(3-C-M-Y)}^2]\end{array}$

其中，E_local表示CMY通道上像素点邻域的平滑性度量；E_d表示像素点与原始图像中相同位置的像素点的视觉一致性度量；E_ink表示像素点油墨量度量；α、β、λ为系数；C、M、Y、K为像素点CMYK通道的空油墨量百分比；C_j、M_j、Y_j、K_j是该像素点邻域内的像素点CMYK通道的空油墨量百分比；所述空油墨量百分比＝1－像素点通道的油墨量百分比；R、G、B为像素点的RGB值；α＝f(q)，λ＝g(v)，β为常数且大于α和λ的值，其中q是像素点邻域的CMY通道的标准差，v是像素点的亮度值，函数α＝f(q)和λ＝g(v)分别是关于q和v的单调递减函数，且α和λ的值在[0,0.1]之间；N为像素点邻域内的所有像素点的个数；

用于用每一个像素点的能量E最小解时的CMYK通道值替换原始图像中相同位置的像素点的CMKY通道值的替换装置(13)。

10.如权利要求9所述的图像四色黑转换为单色黑的系统，其特征在于：所述系统还包括用于获取原始图像中每个像素点的RGB值的RGB值获取装置(11)。